电力电子技术答案
2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-2.使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。
2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降
到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流
最大值均为I
m ，试计算各波形的电流平均值I
d1
、I
d2
、I
d3
与电流有效值I
1
、I
2
、I
3
。
解：a) I
d1=
Im
2717
.0
)1
2
2
(
2
Im
)
(
sin
Im
2
1
4
≈
+
=
?π
ω
π
π
π
t
I
1=
Im
4767
.0
2
1
4
3
2
Im
)
(
)
sin
(Im
2
1
4
2≈
+
=
?π
?
π
π
π
wt
d
t
b) I
d2=
Im
5434
.0
)1
2
2
(
2
Im
)
(
sin
Im
1
4
=
+
=
?wt
d t
π
π
?
π
I 2=
Im
6741
.0
2
1
4
3
2
Im
2
)
(
)
sin
(Im
1
4
2≈
+
=
?π
?
π
π
π
wt
d
t
c) I
d3=
?=
2
Im
4
1
)
(
Im
2
1π
ω
π
t
d
I
3=
Im
2
1
)
(
Im
2
1
2
2=
?t
dω
π
π
2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、
I
d2、I
d3
各为多少?这时，相应的电流最大值I
m1
、I
m2
、I
m3
各为多少?
解：额定电流I
T(AV)
=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算
结果知
a) I m135.3294767.0≈≈I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A
b) I m2,90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈
c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I
2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能?答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管
V1、V2，分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，
121=+αα是器件临界导通的条件。121＞
αα+121＜αα+不能维持饱和导通而关断。
GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同： l)GTO 在设计时2α较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断； 2)GTO 导通时21αα+的更接近于l ，普通晶闸管5.121≥+αα，而GTO 则为05.121≈+αα，GTO 的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件； 3)多元集成结构使每个GTO 元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。
2-7 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高电压电流的能力？答1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-8 试分析IGBT 和电力MOSFET 在内部结构和开关特性上的相似与不同之处. IGBT 比电力MOSFET 在背面多一个P 型层，IGBT 开关速度小，开关损耗少具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。开关速度低于电力MOSFET 。电力MOSFET 开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好。所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。
IGBT 驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，ⅠGBT 是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。 电力MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。 2-11目前常用的全控型电力电子器件有哪些？答：门极可关断晶闸管, 电力晶闸管，电力场效应晶体管，绝缘栅双极晶体管。
3-1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0?和60?时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。
解：α＝0?时，在电源电压u 2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L 储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。
因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U t
i L
ωsin 2d d 2d = 考虑到初始条件：当ωt ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t L
U i ωω-= ?-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t L
U I =L U ω22=22.51(A) u d 与i d 的波形如下图：
当α＝60°时，在u 2正半周期60?~180?期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能
量在u 2负半周期180?~300?期间释放，因此在u 2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立： t U t
i L ωsin 2d d 2d = 考虑初始条件：当ωt ＝60?时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=
其平均值为)(d )cos 21(2213
532d t t L U I ωωωπππ-=?=L
U ω222=11.25(A) 此时u d 与i d 的波形如下图：
3-3．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i2的波形；
②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2；
③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①u d、i d、和i2的波形如下图：
②输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2分别为
U d＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（V）
I d＝U d/R＝77.97/2＝38.99（A）
I2＝I d＝38.99（A）
③晶闸管承受的最大反向电压为：2U2＝1002＝141.4（V）
考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：U N＝（2~3）×141.4＝283~424（V）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
流过晶闸管的电流有效值为：I VT＝I d∕2＝27.57（A）
晶闸管的额定电流为：I N＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
3-4．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。解：注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。
整流二极管在一周内承受的电压波形如下：
u
u
3-6. 晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管），电路如图2-11所示，U2=100V，电阻电感负载，R=2Ω，L值很大，当α=60?时求流过器件电流的有效值，并作出u d、i d、i VT、i D的波形。
解：u d 、i d 、i VT 、i D 的波形如下图：
i i
负载电压的平均值为：2
)3/cos(19.0)(d sin 212
32d πωωπππ+==?U t t U U ＝67.5（V ） 负载电流的平均值为：I d ＝U d ∕R ＝67.52∕2＝33.75（A ）
流过晶闸管VT 1、VT 2的电流有效值为：I VT ＝
3
1I d ＝19.49（A ） 流过二极管VD 3、VD 4的电流有效值为：I VD ＝32I d ＝27.56（A ） 3-7. 在三相半波整流电路中，如果a 相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压u d 的波形。
解：假设?=0α，当负载为电阻时，u d 的波形如下：
当负载为电感时，u d 的波形如下：
3-9．三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a 、b 两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，它们在相位上差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接
法，a、b两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们在相位上相差180°。
3- 11．三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当α=60?时，要求：画出u d、i d和i VT1的波形；计算U d、I d、I dT和I VT。
解：①u d、i d和i VT1的波形如下图：
ωt i
u
②U d、I d、I dT和I VT分别如下U d＝1.17U2cosα＝1.17×100×cos60°＝58.5（V）
I d＝U d∕R＝58.5∕5＝11.7（A）
I dVT＝I d∕3＝11.7∕3＝3.9（A）
I VT＝I d∕3＝6.755（A）
3- 13．三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当α=60?时，要求：
①画出u d、i d和i VT1的波形；
②计算U d、I d、I dT和I VT。
解：①u d、i d和i VT1的波形如下：
i
②U d、I d、I dT和I VT
U d＝2.34U2cosα＝2.34×100×cos60°＝117（V）
I d＝U d∕R＝117∕5＝23.4（A）
I DVT＝I d∕3＝23.4∕3＝7.8（A）
I VT＝I d∕3＝23.4∕3＝13.51（A）
3-19．三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？
答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6k（k＝1、2、3……）次的谐波，其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6k±1(k=1、2、3……)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。
3-23．带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？
答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点：
①三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需要用平衡电抗器；
②当变压器二次电压有效值U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值U d是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值I d是三相桥式电路的2倍。
③在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压u d和整流电流i d的波形形状一样。
3-24．整流电路多重化的主要目的是什么？
答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。
3-26．使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？
答：条件有二：①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使U d为负值。
3-29．什么是逆变失败？如何防止逆变失败？
答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。
3-30．单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？
答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180?，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90?。
三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 120?，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90?。
4-l无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？
答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
4-2换流方式各有那儿种？各有什么特点？
答：换流方式有4种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强追施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流,根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。
4-3什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点？
答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要持点是：
①直流侧为电压源或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流测电惑起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
4-4电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？在电压型逆变电路中,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道。
4-5三相桥式电压型逆变电路，180o导电方式，U d=100V 。试求输出相电压的基波幅值U UN1m 和有效值U UN1﹑输出线电压的基波幅值U UV1m和有效值 U UV1﹑输出线电压中5次谐波的有效值U UV5 。
解：
)
(7.
63
637
.0
2
1
V
U
U
U
d
d
m
UN
=
=
=
π
)
(
45
45
.0
2
1
1
V
U
U
U
d
m
UN
UN
=
=
=
)
(
110
1.1
3
2
1
V
U
U
U
d
d
m
UV
=
=
=
π
)
(
78
78
.0
6
2
1
1
V
U
U
U
U
d
d
m
UV
UV
=
=
=
=
π
)
(6.
15
5
78
5
1
5
V
U
U UV
UV
=
=
=
并联谐振式逆变电路利用负载电源进行变换
4-6.并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相,为保证换相应满足什么条件?
答;假设在t 时刻触发VT2、VT3使其导通,负载电压u 。就通过VT2、VT3施加在VTl 、VT4上,使其承受反向电压关断,电流从VTl 、VT4向VT2、VT3转移触发VT2、VT3时刻/必须在u 。过零前并留有足够的裕量,才能使换流顺利完成。
4-8.逆变电路多重化的目的是什么?如何实现?串联多重和并联多重逆变电路备用于什么场合? 答:逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高,二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波,还是电流型逆变电路输出的矩形电流波,都含有较多谐波,对负载有不利影响,采用多重逆变电路,可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来,使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消,就可以得到较为接近正弦波的波形。组合方式有串联多重和并联多重两种方式。串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来,并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。
串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。
并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路的多重化。
在电流型逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。
5-1简述图5-la 所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V 导通一段时间on t 。，由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，Uo=E 。然后使V 关断一段时间off t ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，Uo=0。一个周期内的平均电压
0on off
E t U t ?=?输出电压小于电源电压,起到降压的作用。 5-2．在图5-1a 所示的降压斩波电路中，已知E=200V ，R=10Ω，L 值微大，E=30V ，T=50μs ，ton=20μs ，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。
解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为
02020080()50on t U E V T ?===
输出电流平均值为
0080305()10M U E I A R --=== 5-3．在图5-la 所示的降压斩波电路中，E=100V ，L=lmH ，R=0．5Ω，M E =10V ，采用脉宽调制控制方式，T=20μs ，当on t =5μs 时，计算输出电压平均值0U ，输出电流平均值0I ，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当on t =3μs 时，重新进行上述计算。
解：由题目已知条件可得：
101()on off EI t U E I t =-
0.0010.0020.5L R τ===
当s t on μ5=时，有
0.01
t
ρτ==
0.0025
on t αρτ==
由于
0.00250.01110.24911e e m e e αρρ--==>--
所以输出电流连续。 5-4．简述图5-2a 所示升压斩波电路的基本工作原理。
答：假设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大。当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒定为1I ,同时电容C 上的电压向负载R 供电，因C 值很大，基本保持输出电压为恒值0U 。设V 处于通态的时间为on t ，此阶段电感L 上积蓄的能量为E 1I on t 。当V 处于断态时E 和己共同向电容C 充电并向负载R 提供能量。设V 处于断态的时间为o f f t ，则在此期间电感L 释放的能量为0()U E -1I o f f t ；当电路工作于稳态时，一个周期T 中电感L 积蓄的能量与释放的能量相等，即：
101()on off EI t U E I t =-
化简得：
0on off off off t t T U E E t t +=?=
式中的T ／off t ≥1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。 5-5．在图3-2a 所示的升压斩波电路中，已知E=50V ，L 值和C 值极大，
R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs ，on t =25μs 时，计算输出电压平均
值0U ，输出电流平均值0I 。
解：输出电压平均值为：
04050133.3()4025off T U E V t ==?=-
输出电流平均值为：
00133.3 6.667()20U I A R ===
5-8．分析图5-7a 所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b 的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。
解：电流可逆斩波电路中，Vl 和VDl 构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第l 象限：V2和2D V 构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限。
图3-7b 中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下：
1V 导通，电源向负载供电：
1V 关断，VD ，续流：
2V 也导通，L 上蓄能:
2V 关断，2D V 导通，向电源回馈能量
5-10．多相多重斩波电路有何优点?
答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。 此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体可靠性提高。
6-1
一台调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，
在α=0?时输出 功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%、50%时的开通角α。
解：α=0?时的输出电压最大，为 U omax =
101)sin 2(1U t U =?πωπ
此时负载电流最大，为 I omax =R U R
u o 1max =
因此最大输出功率为
P
max =U
omax
I
omax
输出功率为最大输出功率的80%时，有：
P
max =U
omax
I
omax
=R
U21
此时
Uo=1
8.0U
又由
Uo=U
1
π
α
π
π
α-
+
2
2
sin
解得
?
=54
.
60
α
同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有： Uo=1
5.0U
又由
Uo=U
1
π
α
π
π
α-
+
2
2
sin
?
=90
α
6-3交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？答：:交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。
交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中,还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。
6-4交交变频电路的最高输出频率是多少?制约输出频率提高的因素是什么?答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。当电网频率为50Hz时，交交变频电路输出的上
限频率为20Hz左右。
当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。
。
6-7在三相交交变频电路中，采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么？
答：在三相交交变频电路中采用梯形波控制的好处是可以改善输入功率因数。因为梯形波的主要谐波成分是三次谐波，在线电压中，三次谐波相互抵消，结果线电压仍为正弦波。在这种控制方式中，因为桥式电路能够较长时间工作在高输出电压区域（对应梯形波的平顶区）， 角较小，因此输入功率因数可提高15%左右。
7-3单极性和双极性PWM调制有什么区别？三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平？
答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。
三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。
三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5U d和-0.5U d。输出线电压有三种电平U d、0、- U d。
7-5什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？答：载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，通常保持载波频率f c 固定不变，因而当信号波频率f r变化时，载波比N是变化的。
异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。
这样，当信号波频率较低时，载波比N较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM波形接近正弦波。
而当信号波频率增高时，载波比N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生PWM脉冲的跳动。这就使得输出PWM波和正弦波的差异变大。对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。
载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。
同步调制的主要特点是：在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。
当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率f c也很低。f c过低时由调制带来的谐波不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。
当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率f c会过高，使开关器件难以承受。
此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。
分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。
7-7单相和三相SPWM波形中，所含主要谐波频率为多少？
答：单相SPWM 波形中所含的谐波频率为：r c ωωk n ± 式中，n =1,3,5,…时，k =0,2,4, …；n =2,4,6,…时，k =1,3,5, …
在上述谐波中，幅值最高影响最大的是角频率为ωc 的谐波分量。 三相SPWM 波形中所含的谐波频率为：r c ωωk n ± 式中， n =1,3,5,…时，k =3(2m -1)±1，m =1,2,…； n =2,4,6,…时，???=-=+=
,2,116,1,016m m m m k
在上述谐波中，幅值较高的是ωc ±2ω r 和2ω c ±ω r 。
《电力电子技术》 课程设计报告 题目：基于Matlab的电力电子技术 仿真分析 专业：电气工程及其自动化 班级：电气2班 学号：Z01114007 姓名：吴奇 指导教师：过希文 安徽大学电气工程与自动化学院 2015年 1 月7 日
中文题目 基于Matlab 的电力电子技术仿真分析 一、设计目的 （1）加深理解《电力电子技术》课程的基本理论； （2）掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力； （3）学习Matlab 仿真软件及各模块参数的确定。 二、设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： （1）根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，设计电路原理图； （2）利用MATLAB 仿真软件绘制主电路结构模型图，设置相应的参数。 （3）用示波器模块观察和记录电源电压、控制信号、负载电压、电流的波形图。 三、设计内容 （1）设计一个降压变换器（Buck Chopper ），其输入电压为200V ，负载为阻感性带反电动势负载，电阻为2欧，电感为5mH ，反电动势为80V 。开关管采用IGBT ，驱动信号频率为1000Hz ，仿真时间设置为0.02s ，观察不同占空比下（25%、50%、75%）的驱动信号、负载电流、负载电压波形，并计算相应的电压、电流平均值。 然后，将负载反电动势改变为160V ，观察电流断续时的工作波形。（最大步长为5e-6，相对容忍率为1e-3，仿真解法器采用ode23tb ） （2）设计一个采用双极性调制的三相桥式逆变电路，主电路直流电源200V ，经由6只MOSFET 组成的桥式逆变电路与三相阻感性负载相连接，负载电阻为1欧，电感为5mH ，三角波频率为1000Hz ，调制度为0.7，试观察输入信号（载波、调制波）、与直流侧假想中点N ‘的三相电压Uun ’、Uvn ’、Uwn ’，输出线电压UV 以及负载侧相电压Uun 的波形。 四、设计方案 实验1：降压变换器 dc-dc 变流电路可以将直流电变成另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。其中，直接直流变流电路又称为斩波电路，功能是将直流电变为另一直流电。本次实验主要是在Matlab 中设计一个降压斩波电路并仿真在所给条件下的波形和数值与理论计算相对比。降压斩波电路原理图如下所示，该电路使用一个全控型器件V ，这里用IGBT ，也可采用其他器件，例如晶闸管，若采用晶闸管，还需设置使晶闸管关断的辅助电路。为在V 关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD 。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，图中用m E 表示。若无反电动势，只需令0m E ，以下的分析和表达式中均适用。
一总体方案设计级总体框图 1、1总体方案设计 根据任务湖中的，本次设计的是dcdc降压变换器。DC-DC变换 器有两类：一类由两级电路组成DC-AC-DC变换，第一级为逆变，实现DC-AC变换，第二级为整流，实现AC-DC变换。另一类变 换器由晶体管和二极管开关组合成PWM开关，将输入直流电 压斩波后，再经滤波后输出。由于第一类比较复杂，方针起来 比较麻烦。第二类简单方便，比较贴合课本中的知识。第二类 dcdc降压电路有以下几种： BUCK PWM变换器在CCM下的工作原理（如图2-2）：一个开 关周期内，开关晶体管的开，关过程将直流输入电压斩波，形 成脉宽为onT的方波脉冲（onT为开关管导通时间）。当开关晶 体管导通时，二极管关断，输入端直流电流电源Vi将功率传送 到负载，并使用电感储能（电感电流上升）：当开关晶体管关断 时，二极管导通，续流，电感储能向负载释放（电感电流下降）。 一个开关周期内，电感电流的平均值等于负载电流OI（忽略滤 波电容C的ESR）。根据原理和电路拓扑可以推导出工作在CCM 下的DC-DC PWM变换器的输出-输入电压变换比: DVi Vo （2-1）
占空比D总是小于1的，所以BUCK变换器是一种降压变换器。 升降压型BUCK-BOOST技术 图2-4 升降压反极性（BUCK-BOOST）变换器电路拓扑 如图2-4所示，极性反转型（BUCK-BOOST）变换器主电路如用 元器件与BUCK，BOOST变换器相同，由开关管，储能电感，整 流二极管及滤波电容等元器件组成。这种电路具有BUCK变换 器降压和BOOST变换器升压的双重作用。升压还是降压取决与 PWM驱动脉冲的占空比D。虽然输入与输出共用一个连接端，但输出电压的极性与输入电压是相反的，故称为降压反极性变 换器。，根据我们的设计要求，是要求把12-18V的直流电压转 换到5V的直流电压，那么分析后可得降压型BUCK转换技术最 适合这次设计。 1、2总体框图设计
1.那些实验是在EMS平台下进行？那些实验是在DTS平台下进行？ EMS：1）电力系统有功功率分布及分析；2）电力系统无功功率分布及分析；3）电力系统综合调压措施分析；4）电力系统有功-频率分布；5）电力系统潮流控制分析；6）电力系统对称故障计算及分析；7）电力系统不对称故障及计算分析 DTS：1）电力系统继电保护动作特性分析；2）电力系统稳定性计算及分析；3）电力系统继电保护动作情况与系统稳定性关系分析 2.欲调节电压幅值，调有功P有效还是无功Q有效？为什么？ 1）电压对无功变化更敏感，有功虽然对电压也有影响但是比较小 2）只考虑电压降落的纵分量：△U=(PR+QX)/U，从公式看出，电压降落跟有功P和无功Q 都有关系，只不过在高压输电系统中，电抗X>>R，这样，QX在△U的分量更大，调节电压幅值就是在调节无功。 3.重合闸有什么好处？若电气故障设为三相短路，故障分别持续t1和t2时长，则两个实验结果有什么不同？ 重合闸好处：1）在线路发生暂时性故障时，迅速恢复供电，从而提高供电可靠性；2）对于有双侧电源的高压输电线路，可以提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量；3）可以纠正由于断路器机构不良，或继电器误动作引起的误跳闸 故障延时长的接地距离一段动作次数，相间距离一段动作次数，三相跳开次数比故障延时短的多，开关三相跳开的次数多。 4,.以实验为例，举例说明继电保护对暂态稳定的影响？ 实验八中，实验项目一体现出选保护具有选择性，当其故障范围内出现故障时，有相应的断路器动作跳闸。实验项目二体现出保护是相互配合的。当本段拒动时，由上一级出口动作跳闸。实验项目三做的是自动重合闸的“前加速”和“后加速”保护。继电保护快速切除故障和自动重合闸装置就是使故障对系统的影响降到最低，尽早的将故障切除能避免故障电流对设备的冲击减小对系统的扰动，有利于暂态稳定的实现。 5.·在电力系统潮流控制分析试验中，可以通过改变发电机的无功进行潮流调整，也可以通过改变发电机所连升压变压器的分接头进行潮流调整，实验过程中这两项调整对发电机的设置有何不同？为什么？ 改变发电机无功：设置发电机无功时以10MV AR增长。不能保证发电机有功功率和发电机电压恒定，他们可能会随着无功功率的改变有微小的变化。 改变变压器分接头：设置此时发电机相当于一个PV节点，即恒定的有功P和不变的电压U。原因：发电机是无功电源，也是有功电源，是电能发生元件；变压器是电能转换元件，不产生功率。 7在实验中考虑了哪些调压措施？若某节点电压（kv）/无功……电压升高3kv，则应补偿多少电容？ 【实验】调节发电机端电压（调节有功，调节无功），调整变压器分接头 【百度】电力系统的调压措施主要有： 1靠调节发电机机端电压调压 2靠改变变压器分接头调压 3靠无功补偿调压 4靠线路串连电容改变线路参数调压 我的实验灵敏度系数为0.075，所以若电压升高3kv，应补偿3/0.075=40Mvar的电容 8在调频实验中。对单机单负荷系统，若发电机的额定功率……频率怎么变化？当负荷功率大于发电机功率的额定功率…… 通过K=△p/△f来判断f如何变化 9、几个实验步骤 实验九试探法求故障切除实验的实验步骤
课程设计说明书 设计题目：单相交流调压技术 专业班级： 2009级电气工程及其自动化 姓名：王昊 学号： 0915140068 指导教师：褚晓锐 2011年12月23日 （提交报告时间）
一.课程设计题目：单项交流调压技术的工程应用 二.课程设计日期: 2011年12月19日 三．课程设计目的： “电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统，能够较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 四．课程设计要求： :按课程设计指导书提供的课题，根据第下表给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容： 1、方案的经济技术论证。 2、主电路设计。 3、通过计算选择整流器件的具体型号。 4、确定变压器变比及容量。 5、确定平波电抗器。 7、触发电路设计或选择。 8、课程设计总结。 9、完成4000字左右说明书，有系统电气原理图，内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。 设计技术参数工作量工作计划 1、单相交流220V电源。 2、交流输出电压U d 在0～220V连续可调。 3、交输出电2000W。1、方案的经济技术论证。 2、主电路设计。 3、通过计算选择整流器件的 具体型号。 第一周： 周一：收集资料。 周二～三：方案论证。 周四：主电路设计。
4、触发电路设计。 5、绘制主电路图。 周五：理论计算。 第二周： 周一：选择器件的具体型号 周二～三：触发电路设计。。 周四～五：总结并撰写说明书。 五．课程设计内容： 设计方案图及论证 将一种交流电能转换为另一种交流电能的过程称为交流-交流变换过程，凡能实现这种变换的电路为交流变换电路。对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。结构原理简单。该方案是由变压器、触发电路、整流器、以及一些电路构成的，为一台电阻炉提供电源。输入的电压为单相交流220V ，经电路变换后，为连续可调的交流电。 各部分电路作用 220V 交流输入部分作用：为电路提供电源，主要是市电输入。 调压环节的作用：将交流220V 电源经过变压器、整流器等电路转换为连续可调的交 220V 交流输入 调压环节 输出连续可调的交流电 触发电路
电力电子技术课程设计 题目：直流降压斩波电路的设计 专业：电气自动化 班级：14电气 姓名：周方舟 学号： 指导教师：喻丽丽
目录 一设计要求与方案 (4) 二设计原理分析 (4) 2.1总体结构分分析 (4) 2.2直流电源设计 (5) 2．3主电路工作原理 (6) 2.4触发电路设计 (10) 2.5过压过流保护原理与设计 (15) 三仿真分析与调试 (17) 3.1M a t l a b仿真图 (17) 3.2仿真结果 (18) 3.3仿真实验结论 (24) 元器件列表 (24) 设计心得 (25) 参考文献 (25) 致 (26) 一．设计要求与方案 供电方案有两种选择。一，线性直流电源。线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电源进行稳压。线性电源体积重量大，很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端，不易实现隔离，只能降压，不能升压。二，升压斩波电路。由脉宽调制芯片TL494为控制器构成BOOST原理的，实现升压型DC-DC变换器，输出电压的可调整与稳压控制的开关源是借助晶体管的开/关实现的。因此选择方案二。 设计要求：设计要求是输出电压Uo=220V可调的DC/DC变换器，这里为升压斩波电路。由于这些电路中都需要直流电源，所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。MOSFET的通断用PWM控制，用PWM方式来控制MOSFET的通断需要使用脉宽调制器TL494来产生
电气与电子工程学院教职工基本信息一览表 学院领导 序号姓名性别职称职务办公室地点办公电话办公电话崔翔男教授博导院长教 孙凤杰男教授党总支书记教 肖湘宁男教授博导常务副主任（常务副院长）教 艾欣男教授博导副院长教 许刚男教授副院长教 丁立健男教授副院长教 鹿伟男讲师副书记兼副院长教 院办公室 刘春磊男工程师院办主任教 赵宪平女工程师教 孙颖女高工教 陈国旗男高工调研员教 王志斌女高工组织员教 徐臻华女教授反聘教 科研与学科建设科 付行军男助教科长教 孟怿女工程师教 教学管理科 宋金鹏男讲师科长教 王玲玲女工程师教 郝晓飞女助工教 学生工作科 李辉男助教团总支书记教 王倩女讲师科长教 耿晔女助教教 张顺涛男助教教 马冬男助教教 通信技术研究所通信教研室 唐良瑞男副教授研究所所长教 孙毅男副教授科研副所长教 刘文霞女副教授教学副所长教 孙凤杰男教授党总支书记教 祁兵男副教授支部书记教 梁明男副教授教 卢文冰男副教授教 翟明岳男副教授教 仇英辉男讲师教 吴启宏女讲师教 吴润泽女讲师教 朱红云女讲师教 杨春萍女讲师教
杨秋霞女讲师教 徐征女助教工会小组长教 崔维新男工程师教 冯小安男工程师教 薛礼妮女工程师教 教育部重点实验室四方研究所 杨奇逊男教授博导主任（工程院院士）教五－ 肖湘宁男教授博导常务副主任（常务副院长）教李庚银男教授博导副主任教 毕天姝女教授副主任（研究所所长）教 黄少锋男教授博导科研副所长教－ 肖仕武男讲师教学副所长（支部书记）教 王增平教授博导研究生院（筹）副院长 刘万顺男教授博导教－ 刘建飞男教授转 张振华男教授 秦立军男教授 陈钢杰女副教授 郑涛男讲师教 王炳革男高工教 胥国毅男高工教 龙云波男助工教 张鹏男助工教 许兵男助工工会小组长教－ 输配电系统研究所城市供用电教研室 张建华男教授博导研究所所长教 黄伟男副教授科研副所长教 徐明荣男讲师教学副所长（工会小组长）教 刘宗歧男教授成教学院院长教 杨京燕女教授支部书记教 刘连光男教授教 刘自发男讲师教 刘其辉男讲师教 于晗讲师教 柔性电力技术研究所电力电子教研室 韩民晓男教授研究所所长教 谭伟璞男副教授科研副所长（支部书记）教 文俊女副教授教学副所长教 徐永海男教授教 夏瑞华男副教授教 李焕明男副教授教 刘晋男讲师工会小组长教 朱永强男讲师教 姚蜀军男讲师教
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：电力电子技术 设计题目：可逆直流PWM驱动电源的设计 院系：电气工程系 班级：0706111 设计者：王勃 学号：1070610602 指导教师：李久胜 设计时间：2010年11月 哈尔滨工业大学教务处
哈尔滨工业大学课程设计任务书
H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源的设计 技术指标：被控直流永磁电动机参数：额定电压20V，额定电流1A，额定转 速2000rpm。驱动系统的调速范围：大于1：100。驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。详细设计要求见附录2. 1.整体方案设计 本文设计的H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源由四部分组成：主电路，H 型单极模式同频可逆PWM控制电路，IPM接口电路及稳压电源。同时具有软启动功能，软启动时间为2s左右。控制原理如图1所示： 功率转换电路 图1 直流PWM驱动电源的控制原理框图 脉宽调制电路以SG3525为核心，产生频率为5KHz的方波控制信号，占空比可调。经用门电路实现的脉冲分配电路，转换成两列对称互补的驱动信号，同时具有5us的死区时间，该信号驱动Ｈ型功率转换电路中的开关器件，控制直流永磁电动机。稳压电源采用LM2575-ADJ系列开关稳压集成电路，通过调整电位器，使其稳定输出15V直流电源。 2.主电路设计 2.1主电路设计要求 直流PWM驱动电源的主电路图如图2所示。此部分电路的设计包括整流电路和H桥可逆斩波电路。二极管整流桥把输入的交流电变为直流电。四只功率器件构成H 桥，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到不同的直流电压。 主电路部分的设计要求如下： 1）整流部分采用4 个二极管集成在一起的整流桥模块。 2）斩波部分H 桥不采用分立元件，而是选用IPM（智能功率模块）PS21564来实现。该模块的主电路为三相逆变桥，在本设计中只采用其中U、V 两相即可。
电力电子课程设计 学院：电气信息工程学院 专业： 学号： 姓名：
一． 设计要求 (1)根据给定的参数范围,设计BOOST 电路的参数； (2)根据给定的参数范围,设计CUK 电路的参数； (3)利用MATLAB 对上述电路图仿真实验得出波形； (4)在实验室平台上试验,观测数据与波形,并与仿真图形进行比对； (5)撰写实验报告； 二． 电路设计 1.电路工作原理 （1）Boost 电路 Boost 电路原理图 基本原理 假设L ，C 值很大。当可控开关V 处于通态的时候，电源E 向电感L 充电，充电的电流基本恒定不变I 1，同时电容C 向负载R 放电。因为C 很大，基本保持输出电压U 0不变。当可控开关处于断态的时候，E 和电感L 上积蓄的能量共同向电容C 充电并向负载R 提供能量。当电路工作处于稳态时，一个周期T 中电感L 积蓄的 能量与释放的能量相等，即： 化简得： ()off o on t I E U t EI 11-=E t T E t t t U off off off on o =+=
基本数值计算： 输出电压U 0与输入电压E 关系： 01 1 1U E E βα==- 输出电流I0与输入电流I1的关系： 01021U I I E E β== 输出电流I0与输出电压U0的关系： 001U E I R R β== （2）Cuk 电路 Cuk 电路原理图 基本原理 当可控开关V 处于通态的时候，E-L1-V 回路和R-L2-C-V 回路分别流过电流。当V 处于断态的时候，E-L1-C-VD 回路和R-L1-VD 回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。
华北电力大学电力系统分析考研及期末考试必备 1、什么是动力系统、电力系统、电力网? 答:通常把发电企业的动力设施、设备和发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能热能生产、输送、分配、使用的统一整体称为动力系统; 把由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统; 把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网。 2、现代电网有哪些特点? 答:1、由较强的超高压系统构成主网架。2、各电网之间联系较强,电压等级相对简化。3、具有足够的调峰、调频、调压容量,能够实现自动发电控制,有较高的供电可靠性。4、具有相应的安全稳定控制系统,高度自动化的监控系统和高度现代化的通信系统。5、具有适应电力市场运营的技术支持系统,有利于合理利用能源。 3、区域电网互联的意义与作用是什么? 答:1、可以合理利用能源,加强环境保护,有利于电力工业的可持续发展。 2、可安装大容量、高效能火电机组、水电机组和核电机组,有利于降低造价,节约能源,加快电力建设速度。 3、可以利用时差、温差,错开用电高峰,利用各地区用电的非同时性进行负荷调整,减少备用容量和装机容量。 4、可以在各地区之间互供电力、互通有无、互为备用,可减少事故备用容量,增强抵御事故能力,提高电网安全水平和供电可靠性。 5、能承受较大的冲击负荷,有利于改善电能质量。 6、可以跨流域调节水电,并在更大范围内进行水火电经济调度,取得更大的经济效益。 4、电网无功补偿的原则是什么? 答:电网无功补偿的原则是电网无功补偿应基本上按分层分区和就地平衡原则考虑,并应能随负荷或电压进行调整,保证系统各枢纽点的电压在正常和事故后均能满足规定的要求,避免经长距离线路或多级变压器传送无功功率。 5、简述电力系统电压特性与频率特性的区别是什么? 答:电力系统的频率特性取决于负荷的频率特性和发电机的频率特性(负荷随频率的变化而变化的特性叫负荷的频率特性。发电机组的出力随频率的变化而变化的特性叫发电机的频率特性),它是由系统的有功负荷平衡决定的,且与网络结构(网络阻抗)关系不大。在非振荡情况下,同一电力系统的稳态频率是相同的。因此,系统频率可以集中调整控制。 电力系统的电压特性与电力系统的频率特性则不相同。电力系统各节点的电压通常情况下是不完全相同的,主要取决于各区的有功和无功供需平衡情况,也与网络结构(网络阻抗)有较大关系。因此,电压不能全网集中统一调整,只能分区调整控制。
电力电子课程设计报告题目三相桥式全控整流电路设计 学院：电子与电气工程学院 年级专业：201５级电气工程及其自动化 姓名： 学号: 指导教师：高婷婷,林建华 成绩:
摘要 整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要同时也是应用得最为广泛的电路，不仅用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统,能源系统及其他领域,因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义,这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环,而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用，因此调试三相桥式可控整流电路的相关参数并对不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义。 关键词：电力电子,三相，整流
目录 1 设计的目的和意义………………………………………１ 2 设计任务与要求 (1) 3 设计方案 (1) ?３.1三相全控整流电路设计 (1) 3.1.１三相全控整流电路图原理分析 (2) ?3.１.2整流变压器的设计 (2) ?3．1.3晶闸管的选择 (3) 3.2 保护电路的设计 (4) 3．2.1变压器二次侧过压保护 (4) ?3．2.2 晶闸管的过压保护………………………………………………４ 3.2．3 晶闸管的过流保护………………………………………………５ 3.3 触发电路的选择设计 (5) 4 实验调试与分析 (6) 4.１三相桥式全控整流电路的仿真模型 (6)
4.2仿真结果及其分析……………………………………………７ 5 设计总结 (8) 6 参考文献 (9)
1 设计的目的和意义 本课程设计属于《电力电子技术》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握《电力电子技术》,更进一步的掌握和了解他三相桥式全控整流电路。通过设计基本技能的训练,培养学生具备一定的工程实践能力。通过反复调试、训练、便于学生掌握规范系统的电子电力方面的知识，同时也提高了学生的动手能力。 2 设计任务与要求 三相桥式全控整流电路要求输入交流电压2150,10,0.5U V R L H ==Ω=为阻 感性负载。 １.写出三相桥式全控整流电路阻感性负载的移相范围,并计算出直流电压的变化范围 2.计算α=60°时，负载两端电压和电流，晶闸管平均电流和有效电流。 3.画出α=60°时，负载两端 d U 和晶闸管两端 1 VT U 波形。 4.分析纯电阻负载和大电感负载以及加续流二极管电路的区别。 5.晶闸管的型号选择。 ３ 设计方案 ３.１三相全控整流电路设计
电气工程学院 电力电子课程设计 设计题目:MOSFET降压斩波电路设计专业班级：电气0907 学号：09291210 姓名：李岳 同组人：刘遥（09291212 ） 指导教师： 设计时间：2012年6月25日-29日 设计地点：电气学院实验中心
电力电子课程设计成绩评定表 指导教师签字： 年月日
电力电子课程设计任务书 学生姓名：李岳，刘遥专业班级电气0907 指导教师： 一、课程设计题目： MOSFET降压斩波电路设计（纯电阻负载） 设计条件：1、输入直流电压：U d=100V 2、输出功率：300W 3、开关频率5KHz 4、占空比10%~90% 5、输出电压脉率：小于10% 二、课程设计要求 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真； 3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，还要有仿真结果； 4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案； 5. 撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形（比较实际波形与理论波形），绘出触发信号（驱动信号）波形，说明调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。 三、进度安排
2．执行要求 电力电子课程设计共6个选题，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同，甚至完全一样。 四、课程设计参考资料 [1]王兆安，黄俊.电力电子技术（第四版）.北京：机械工业出版社，2001 [2]王文郁.电力电子技术应用电路.北京：机械工业出版社，2001 [3]李宏.电力电子设备用器件与集成电路应用指南.北京：机械工业出版社，2001 [4] 石玉、栗书贤、王文郁.电力电子技术题例与电路设计指导. 北京：机械工业出版社，1999 [5] 赵同贺等.新型开关电源典型电路设计与应用.北京：机械工业出版社，2010 摘要 关键词：整流、无源逆变、晶闸管
电力系统继电保护原理习题 第一章绪论 1、什么是主保护、后备保护？什么是近后备保护、远后备保护？在什么情况下 依靠近后备保护切除故障？在什么情况下依靠远后备保护切除故障？ 答：主保护是一次保护，当发生故障时瞬时动作； 后备保护是在主保护不动作时再动作，一般有延时来判断主保护动作与否，它包括近后备和远后备。 远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。 近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护 2 、说明对电力系统继电保护有那些基本要求。 答：可靠性（安全性和信赖幸），速动性，灵敏性和选择性。 3、简要说明继电保护装置的一般构成以及各部分的作用。 4、针对下图系统，分别在D1、D2、D3点故障时说明按选择性的要求哪些保护应动作跳闸。
第二章 电网的电流保护 1、分析电流保护中各段如何保证选择性？各段的保护范围如何，与哪些因素有关？ 2、什么是继电器的返回系数，增量动作继电器、欠量动作继电器的返回系数有什么区别？ 3、在图示网络中，试分析断路器1DL 、4DL 和9DL 保护的最大和最小运行方式。 4、在图所示网络中，线路AB 电源端装有三段式电流保护，线路BC 装有二段式电流保护，均采用不完全星形接线方式，系数参数如图所示，线路AB 和BC 的最大负荷电流分别为2.3A 和2A ，线路BC 的过电流保护动作时限为3S ，负荷自起动系数为1。试计算：(1)、线路AB 和BC 各段电流继电器的动作电流set I 和时间继电器的动作时限set t 。(2)、求出无时限电流速断的保护范围和校验Ⅱ、Ⅲ段的灵敏度。 （ 1.1, 2.1===III rel II rel I rel K K K ） 5、如图所示，对保护1进行三段式相间电流保护的整定计算。3.11 =rel K ，1.12=rel K ，2.13 =rel K ，85.0=re K ，5.1=ss K ，线路阻抗为0.4Ω/km ，阻抗角为 700，AB 线最大负荷电流为170A 。电源阻抗Ω=2min sA X ，Ω=3max sA X ，
电力电子技术课程设计 报告书 专业班级：16电气2班 姓名：王浩淞 学号：2016330301054 指导教师：雷美珍
目录 1、webench电路设计 1.1设计任务要求 输入电压为（8V-10V），输出电压为5V，负载电流为1A 1.2设计方案分析 图1.3.1主电路原理图 图1.3.2元器件参数 图1.3.3额定负载时工作值
图1.3.4输出电流和系统效率间的关系 如图1.3.4所示，在输出电流相同的情况下，输入电压越小，系统的稳态效率越高，因此提高效率的最直接方式就是降低系统的输入电压，其次在输入电压相同的情况下，我们可以调节输出电压的大小，使系统效率达到最大，例如当输入电压为9.0V时，根据图像输出电流为0.40A的时候效率最高。第二种方法是改变元器件的参数，通过使用DCR(直流电阻)小的电感元件来实现输出纹波电压降低。 1.3主芯片介绍 TPS561201和TPS561208采用SOT-23封装，是一款简单易用的1A同步降压转换器。这些器件经过优化，可以在最少的外部元件数量下工作，并且还经过优化以实现低待机电流。这些开关模式电源（SMPS）器件采用D-CAP2模式控制，可提供快速瞬态响应，并支持低等效串联电阻（ESR）输出电容，如特种聚合物和超低ESR陶瓷电容，无需外部补偿元件。TPS561201以脉冲跳跃模式工作，在轻负载操作期间保持高效率。TPS561201和TPS561208采用6引脚1.6×2.9（mm）SOT（DDC）封装，工作在-40°C至125°C的结温范围内。 1.4电气仿真结果分析
图1.4.1启动仿真图1.4.2稳态仿真 图1.4.3暂态仿真图1.4.4 负载暂态仿真 二、基于电力系统工具箱的电力电子电路仿真 2.1 设计要求和方案分析 本课程设计主要应用了MATLAB软件及其组件之一Simulink，进行系统的设计与仿真系统主要包括：Boost升压斩波主电路部分、PWM控制部分和负载。Boost升压斩波主电路部分拖动带反电动势的电阻，模拟显示中的一般负载，若实际负载中没有反电动势，只需令其为零即可。负载为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。在Simulink中完成各个功能模块的绘制后，即可进行仿真和调试，用Simulink 提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个Boost 变换器的研究与设计。 2.2 simulink仿真模型分析 电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。占空比越大，Boost Chopper的输出电压值
华北电力大学电力系 统分析
课程编号：811 课程名称：电力系统分析基础 一、考试的总体要求 掌握电力系统的基本概念和特点，掌握电力系统各元件的参数和数学模型，掌握电力系统潮流计算的基本原理，掌握电力系统有功和无功优化运行及其调整方法，掌握短路电流计算的基本方法。 二、考试的内容 1. 电力系统的基本概念：电力系统的基本概念及系统运行的基本要求；电力系统中性点运行方式；电力系统主要的电压等级与我国电力系统的发展情况。 2. 电力系统各元件特性和数学模型：发电机组的运行特性与数学模型；输电线路、变压器、负荷的数学模型及参数计算；标幺值计算原理，理想变压器数学模型及多电压级电力网络等效电路的形成。 3. 简单电力网络的计算和分析：基于有名值与标幺值的简单电力网络（环型网、辐射型网）的潮流计算方法；有功、无功的基本电力网络潮流控制方法。 4. 复杂电力系统潮流的计算机算法：节点电压方程和电力网络方程的建立；节点导纳矩阵的形成和修改方法；功率方程及变量、节点的分类；牛顿-拉夫逊迭代法潮流计算的基本原理、数学模型和计算步骤；P-Q分解法潮流计算原理和计算步骤。 5. 电力系统的有功功率和频率调整：电力系统各种有功功率电源及各种有功备用；有功功率的平衡与最优分配方法；电力系统频
率调整的概念，自动调速系统工作原理，发电机和负荷的功频特性及其调速特性，频率的一次调整、二次调整和调频厂的选择，负荷频率控制的基本原理；联合系统调频计算。 6．电力系统的无功功率和电压调整：电力系统中无功功率的平衡和无功电源特点；电力系统中无功功率的最优分布；电力系统中枢点电压管理方式；借发电机、变压器、补偿设备调压和组合调压的原理及特点。 7．电力系统三相短路的分析与计算：电力系统故障的基本概念与危害；各种短路故障的成因；无限大功率电源供电的系统三相短路电流分析；电力系统三相短路电流的实用计算；短路电流交流分量的初始值及任意时刻值的确定方法。 8．电力系统不对称故障的分析与计算：对称分量法的原理及其在不对称故障分析中的应用；电力系统元件的序参数和等效电路；零序网络的构成方法；各种不对称短路时故障处的短路电流和电压的计算；非故障处电流、电压的计算；正序等效定则。 三、考试的题型 判断题、选择题、简答题、计算题。
附件5 火力发电企业 电能质量技术监督实施细则 2016年8月发布 2016年8月实施中国华电集团公司发布
目次 0前言 (2) 1 范围..................................................................................................................... 错误！未定义书签。 2 规范性引用文件................................................................................................. 错误！未定义书签。 3 总则..................................................................................................................... 错误！未定义书签。 4 监督对象............................................................................................................. 错误！未定义书签。 5 监督内容............................................................................................................. 错误！未定义书签。 6 监督管理 (7) 附录A（资料性附录）电压、频率质量报表 (9) 附录B（资料性附录）注入电网的谐波电流允许值 (10) 附录C（资料性附录）电能质量监督季度报表 (11)
成都理工大学工程技术学院T h e E n g i n e e r i n g&T e c h n i c a l C o l l e g e o f C h e n g d u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y 电力电子技术课程设计报告 姓名 学号 年级 专业 系（院） 指导教师
三相半波整流电路的设计 1设计意义及要求 1.1设计意义 整流电路是出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电，电路形式多种多样。当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小时，应采用三相整流电路。其交流侧由三相电源供电。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、以及双反星形可控整流电路、十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波的基础上进行分析。 1.2初始条件 设计一三相半波整流电路，直流电动机负载，电机技术数据如下：220nom U V =， I =308A nom ，=1000r/min nom n ，C =0.196V min/r e ，0.18a R =。 1.3要求完成的主要任务 1）方案设计 2）完成主电路的原理分析 3）触发电路、保护电路的设计 4）利用MATLAB 仿真软件建模并仿真，获取电压电流波形，对结果进行分析 5）撰写设计说明书
2方案设计分析 本文主要完成三相半波整流电路的设计，通过MATLAB软件的SIMULINK模块建模并仿真，进而得到仿真电压电流波形。 分析采用三相半波整流电路反电动势负载电路，如图1所示。为了得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入b c a、、三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。 图1 三相半波整流电路共阴极接法反电动势负载原理图 直流电动机负载除本身有电阻、电感外，还有一个反电动势E。如果暂不考虑电动机的电枢电感时，则只有当晶闸管导通相的变压器二次电压瞬时值大于反电动势时才有电流输出。此时负载电流时断续的，这对整流电路和电动机负载的工作都是不利的，实际应用中要尽量避免出现负载电流断续的工作情况。 3主电路原理分析及主要元器件选择 3.1主电路原理分析 主电路理论图如图1所示。假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用VD表示，该电路就成为三相半波不可控整流电路。此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压。在相电压的交点处，均出现了二极管换相，即电流由一个二极管向另一个二极管转移，称这些交点为自然换相点。自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作 α=。，要改变触发角只能是在此基础上增大它，即为计算各晶闸管触发角α的起点，即0 沿时间坐标轴向右移。
电力电子技术课程设计任务大全
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《电力电子技术》课程设计任务书（一） 小功率晶闸管整流电路设计 一、设计的技术数据及要求 1、电路输出的直流电压和电流应满足负载要求； 2、电路应具有一定的稳压和保护功能，同时还具有较高的防止过电压和过电流的抗干扰能力； 3、触发电路满足要求； 4、电网供电电压：三相380V，电动机负载，工作于电动状态。 直流电机参数： 型号额定功率 （KW） 额定电压 （V） 额定电流 （A） 额定转速 （r/min） 电枢回路电感 （mH） Z3-52 7.5 220 40.8 1500 4.42 二、设计内容及要求 1、方案论证及选择； 2、主电路设计（包括整流变压器电压及容量计算，晶闸管元件选择，电 抗器容量等计算）； 3、控制电路设计（触发电路的选择与设计）； 4、保护电路设计（包括过流和过压保护等）； 5、总结及心得体会； 6、参考文献设计； 7、完成电路原理图1份。 《电力电子技术》课程设计任务书（二） 小功率晶闸管整流电路设计 一、设计的技术数据及要求 1、电路输出的直流电压和电流应满足负载要求； 2、电路应具有一定的稳压和保护功能，同时还具有较高的防止过电压和过电流的抗干扰能力； 3、触发电路满足要求。 4、电网供电电压：单相220V，电动机负载，工作于电动状态。 直流电机参数： 型号额定功率 （KW） 额定电压 （V） 额定电流 （A） 额定转速 （r/min） 电枢回路电感 （mH） Z3-52 3 220 17.4 750 17.69
辽宁工业大学 电力电子技术课程设计（论文）题目：240W半桥型开关稳压电源设计 院（系）：电气工程学院 专业班级：电气102 学号：100303044 学生姓名：邹伟龙 指导教师：（签字） 起止时间：2012-12-31至2012-1-11
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：电气教研室Array 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 开关电源在效率、体积和重量等方面都远远优于线性电源，因此已经基本取代了线性电源，成为电子热备供电的主要形式, 受到人们的青睐.随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用，人们对其需求量日益增长。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务，信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展。本次设计采用反激式开关电源，以UC3842作为控制核心器件，运用脉宽调制的基本原理。同时，电路中辅以过压过流保护电路，为系统的安全工作提供保障。 关键词：整流电路；逆变电路；驱动电路
目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计内容 (2) 第2章开关稳压电源电路设计 (3) 2.1半桥型开关稳压电源总体设计方案 (3) 2.2具体电路设计 (5) 2.2.1主电路设计 (5) 2.2.2整流电路设计 (6) 2.2.3逆变电路设计 (7) 2.2.4驱动电路设计 (8) 2.2.5 整体电路设计 (10) 2.3元器件型号选择 (12) 第3章课程设计总结 (15) 参考文献 (16)
电力电子课程设计报告 目前电子课程设计教学方式方法面临的问题进行了分析，提出了分层次、环环相扣、逐步深入的新的教学层次结构，设计了以增强学生的工程实践能力为目的，以培养创新意识和创新能力为核心的新的教学模式。下面是小编整理的电力电子课程设计报告，欢迎来参考！ 电子课程设计是在先修理论课：电路理论、模拟电子、数字电子，以及与其相对应的实验课：电路理论实验、模拟电子实验、数字电子实验的基础上开设的一门以培养学生的设计能力、综合应用能力和工程实践能力为目标的必修课。 我国经济、科技的发展和国际范围内电子技术的发展、电子新产品的涌现，对电子类人才的培养提出了一个更高的标准和要求。而我国传统的教育思想和教学方法中重知识、轻能力，重理论、轻实践的教育思想已经不能适应现阶段人才培养的需要。实践教学对于提高学生的综合素质，培养学生的创新精神和实践能力具有特殊的作用。 以“走出去，用得上”为目标，顺应现代科技的发展态势出发，采取工程集成的教学观点，加强课程设计的数字化、综合化、系统化实验。
重视设计方法学的变革，逐步培养学生熟练应用现代互设计工具，增强学生应用大规模复杂系统的能力。 在理论课教学和基础实验教学中，注重加强基础拓展知识面，增强学生的工程实践能力。 以人为本，把情感因素考虑进去，充分发展个性，因材施教。把培养创新意识和创新能力放在核心地位。 打破院系甚至学校的壁垒，充分利用现有资源，本着“宁可用坏，不许放坏”的原则，为学生提供尽量多的 实践环境和实践仪器设备。 分层次。把理论教学、基础实验教学和课程设计融为一体，做到一条龙、不断线、重基础、分层次。在新的教学模式中，电子技术分为三个层次：基础理论教学，基础实验教学，综合应用实验教学和科技创新实验教学。其中电子设计课程属于第三层即综合应用层。 教学内容有着必然的连续性，“我要的是葫芦”使不得，既不能像传统的教学体制中重理论、轻实践，但也不能“改革过度”，片面强调实验的重要性。学理论是为了应用，实验也是为了应用，仅仅是在实践中所起的作用不尽相同而已。 基础实验教学又分为两个小的层次：基础实验和设计型实验。基础实验是为了验证理论，使学生对理论有更深的理